L’énergie fossile

A l’instar du terme « énergie renouvelable », on entend bien souvent parler d’énergies dites fossiles. Nous vous disons tout !

Par définition, une énergie fossile n’est pas renouvelable. Ceci étant dit, il convient d’ajouter une précision ; on dira plutôt qu’une énergie fossile n’est pas renouvelable à l’échelle de sa consommation. Contrairement au bois par exemple, le pétrole ayant mis plusieurs millions d’années à se former pourra être consommé en quelques siècles seulement.

Parmi les énergies fossiles, nous allons vous présenter bien entendu le pétrole, mais aussi le charbon et l’uranium. Pour chacun d’entre eux, vous trouverez son mode de formation et son stock.

L’énergie fossile: Le pétrole

L’énergie fossile le pétrole est sans nul doute l’énergie fossile la plus connue et la plus usée au quotidien : transport, chauffage, fabrication de matières plastique ou production d’électricité sont autant de process faisait appel à l’or noir.

Formation

La naissance du pétrole que nous consommons aujourd’hui remonte à plusieurs millions d’année. Tout commence par la mort de corps organiques (plantes et animaux) vivant dans les océans, en particulier lors de périodes à forte mortalité comme le crétacé ou le jurassique. Ces derniers se déposent alors sur le fond marin, formant une sorte de pâte en se décomposant.

Au fil du temps, des sédiments se déposent par dessus, et exercent alors une forte pression sur la matière en décomposition. Sous cette pression, et grâce à la chaleur provenant des entrailles de la Terre, la pâte va peu a peu se transformer en pétrole. Par la suite, ce pétrole sera soit emprisonné dans sa poche actuelle, soit sera expulsé.

Dans ce cas-là, il se retrouvera alors soit dans une poche secondaire, soit remontera en surface par suintement. Dans ce cas, des sables bitumineux pourront apparaitre.

petrole pompage
L’extraction du pétrole, par pompage

Une fois extrait des poches, le pétrole devra être raffiné avant d’être utilisé. Lors de ce processus, il est transformé en sous-produits, tels que fuel, essence sans plomb, kérosène, produits pour l’industrie du plastique… Un article sur le raffinage du pétrole sera bientôt en ligne.

Stocks

Lorsque l’on parle de réserves d’une ressource fossile, il convient de prendre des pincettes. Beaucoup d’incertitudes flottent sur les chiffres, telles que :

-Définition même de « réserve ». Sommes nous sûrs de leur volume ? Quelle est la probabilité de leur existence ? Cette définition varie selon l’organisme d’évaluation.

-Sont-elles économiquement et techniquement exploitables ? Si non, faut-il les intégrer dans les statistiques ?

-Volonté de certains pays de ne pas révéler leurs vraies ressources. Faire mine que les ressources diminuent permet d’augmenter mécaniquement les prix.

Aussi, nous vous présentons les stocks évalués par l’Institut Français du Pétrole (IFP) en 2012.

ZoneRessources (en Gt = 1 milliard de tonnes)
Amérique du nord33.5
Amérique centrale et du sud50.5
Europe et Eurasie19.1
Moyen Orient108.2
Afrique17.6
Asie pacifique5.5
TOTAL234.4

L’énergie fossile: Le charbon

L’énergie fossile: Le charbon est le combustible fossile dont la première utilisation remonte le plus loin. Aujourd’hui, il occupe encore une place de choix dans la consommation d’énergie primaire mondiale (2ème place en 2010). Et contrairement à ce que l’on pourrait croire, cette proportion ne cesse de croitre. Cela résulte de son utilisation massive dans les pays en voie de développement.

Une catastrophe environnementale, puisque le charbon émet 30% de plus de CO2 que le pétrole, et 70% de plus que le gaz. D’autant les processus de captage et de stockage sur CO2 ne sont pas encore suffisamment répandus.

Les principaux gisement de charbons se sont formés entre -360 millions d’années et -290 millions d’année. Cela correspond au carbonifère. Pendant cette période, c’est l’accumulation de débris végétaux dans des nappes d’eau qui a permis au charbon de se développer.

Du fait du faible taux en oxygène de ces milieux, la décomposition des matières organiques n’a pas eu lieu. Du fait de la sédimentation se produisant alors dans la couche, on assiste, à une échelle de l’ordre du million d’année, à la carbonification des débris. C’est ainsi que naît le charbon.

strates charbon énergies fossiles
Du charbon à l’état naturel, dans les strates où il est nait

Dans la nature, on trouve aujourd’hui une grande variété une énergie fossile comme le charbons différents. Ils se distinguent (principalement) par leurs teneurs en eau et en carbone. Cela va dicter les usages auxquels ils seront destinés. Voici un graphe présentant les usages liés à chaque type de charbon.

sortes charbons usages
charbon bitumineux
Du charbon bitumineux

L’énergie fossile: Les ressources de charbon sont principalement localisées dans l’hémisphère nord.

ZonesRéserves
(en Gt)
%
Eurasie31036
Asie + Océanie26731
Amérique du nord24128
Afrique + Moyen Orient344
Amérique du sud91

L’énergie fossile: L’uranium

L’énergie fossile comme l’uranium est un élément chimique très présent dans la composition de la Terre. Il s’agit d’un métal lourd et radioactif. De ce fait, il se désintègre spontanément, en rejetant de la chaleur. Cette dernière est de l’ordre de 1 Watt par tonne. Du fait de sa présence au sein du manteau terrestre, cette chaleur est responsable de la majorité de l’énergie géothermique d’origine nucléaire.

Mais lorsque l’on s’intéresse à l’uranium, c’est avant tout pour les possibilités qu’il offre à l’industrie du nucléaire (sous son isotope 235). En effet, la fission d’un atome d’uranium 235 libère une énergie de l’ordre de 200 Mev (méga-électron-Volt, voir les unités d’énergie). C’est plusieurs millions de fois supérieur à l’énergie qui serait libérée par la fission des autres combustibles fossiles.

Seulement voilà ; l’uranium est présent à l’état naturel dans des concentrations bien trop faibles pour pouvoir être exploité à des fins industrielles. Il doit donc subir tout un cycle, avant d’atterrir dans nos centrales nucléaires.

1/ Extraction: L’énergie fossile, le minerai d’uranium est premièrement extrait, des mines d’uranium. Il peut s’agir de mines souterraines ou à ciel ouvert. On rencontre aussi une méthode utilisant un solvant pour extraire l’uranium ; il s’agit de la lixiviation.

uranium minerais
Du minerai d’uranium

2/ Concentration: Le minerai extrait en 1- ne contenant qu’en général au maximum 1% d’uranium, il convient de le concentrer, afin de limiter les volumes à transporter. Cette opération s’effectue ainsi sur le site d’extraction.

3/ Conversion: En raison des contraintes liées aux processus qui vont suivre,  l’uranium est converti en hexafluorure d’uranium. Chaque atome d’uranium est chimiquement lié à six atomes de fluor. On est alors en présence d’UF6.

4/ Enrichissement: Cette phase consiste à augmenter la proportion d’uranium 235. Car seul ce dernier est fissible « facilement ». A l’issue de cette phase, des déchets d’uranium dit « appauvris » apparaissent.

5/ Fabrication du combustible final: Ici encore en raison des contraintes liées aux étapes suivantes, l’UF6 est modifié. Le fluor est remplacé par de l’oxygène, de manière à obtenir du dioxyde d’uranium UO2. On lui donne alors son aspect définitif, sous forme d’assemblage de crayons, eux même composés de pastilles.

6/ Utilisation: L’énergie fossile est extraite du combustible, dans les centrales nucléaires. Cette énergie est convertie en chaleur, puis en électricité.

7/ Repos: Après utilisation, les combustibles (encore hautement radioactifs) sont entreposés dans un milieu capable de dissiper la quantité de chaleur qu’ils dissipent. Cette dernière étant colossale, ce stockage est effectué dans des piscines.

8/ Recyclage et traitement: Les principaux pays producteur d’uranium sont le Canada et le Kazakhstan. Ils concentrent à eux deux le tiers de la production mondiale.

Pays% production mondiale en 2010
Canada14
Kazakhstan14
Australie10
Namibie6
Russie5
Niger5

Pour aller plus loin lire les articles suivants